Рабочая программа По дисциплине «Теория и технология процессов производства, обработки и переработки материалов и нанесения покрытий» По специальности

Вид материала

Содержание

Индекс по учебному плану
Форма обучения
Основными задачами освоения дисциплины являются
1.2. Требования к знаниям и умениям
2. Содержание дисциплины
Общая трудоемкость (часов)
2.2. Содержание разделов дисциплины
2.3. Лабораторный практикум
2.4. Курсовая работа, её характеристика
Наименование тем, разделов
3. Учебно-методические материалы по дисциплине

Подобный материал:

М

ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________ Т.В. Маркелова

«_____» ___________2011 г.

рабочая программа

По дисциплине «Теория и технология процессов производства, обработки и переработки материалов и нанесения покрытий»

По специальности 150601.65 – Материаловедение и технология новых материалов

Факультет Принтмедиа технологий

Кафедра «Материаловедения»

Индекс по учебному плану	Цикл	Компонент
Индекс по учебному плану	Цикл	Федеральный	Национально-региональный (вузовский)	Элективный
СД.03	Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины
	Общие математические и естественнонаучные дисциплины
	Общепрофессиональные дисциплины
	Специальные дисциплины	
	Дисциплины специализации

Форма обучения	курс	семестр	Трудоемкость дисциплины в часах								Форма итогового контроля
Форма обучения	курс	семестр	Всего часов	Аудиторных часов	Лекции	Семинарские (практически) занятия	Лабораторные занятия	Курсовая работа	Курсовой проект	Самостоятельная работа	Форма итогового контроля
Очная	4,5	8,9	255	136	51		85			119	экзамен
Очно-заочная	5	10	255	68	34		34			187	экзамен
Заочная

Москва — 2011 г.

Составитель: ктн, доцент_ Байдаков Д.И.

Рецензенты: _дтн, проф.__Бабаевский П.Г._

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Материаловедения»

(дата) 18 июня 2009 г, протокол № 9.

Зав. кафедрой ____________________/А.Ф.Бенда/

Одобрена Советом факультета

(дата) 23 июня 2009 г, протокол № 11.

Председатель___________________/Т.Е.Сретенцева

1. Цели и задачи дисциплины, требования к знаниям и умениям

1.1. Цель и задачи изучения дисциплины

Цель изучения данной дисциплины состоит в обобщении физических и химических явлений и процессов в объёме материалов и их поверхностных слоях при воздействии механических, электрических и магнитных силовых полей, градиентов температуры, давления и концентрации, потоков высокой энергии как фундаментальных основ технологий и освоение на их базе теорий традиционных и новых наукоемких технологических процессов, операций и переходов, принципов и методов расчета параметров процессов, оценки их эффективности и управления качеством материалов и изделий в производстве, обработке и переработке материалов и нанесении покрытий (по типам и группам материалов и процессов).

Основными задачами освоения дисциплины являются:

- обобщение и закрепление теоретических и практических знаний в области физики и химии жидко-, твердо- и газофазных процессов, лежащих в основе традиционных и новых технологий производства, формообразования, соединения, обработки и переработки материалов, полуфабрикатов, заготовок, деталей и изделий и нанесения покрытий;

- расширение теоретических знаний о процессах механического, электрофизического, электрохимического, лазерного, плазменного воздействия на материалы и покрытия, их взаимодействия с электронными, ионными и молекулярными пучками высокой энергии;

- получение знаний о физико-химических основах микро- и нанотехнологий: современных процессов литографии, молекулярно-лучевой эпитаксии, формирования низкоразмерных структур, нанокристаллов и нанокомпозитов;

- получение знаний о теоретических основах экстремальных технологий, базирующихся на представлениях о критических процессах формирования диссипативных структур;

- теоретическое и практическое освоение многофункциональных критериальных систем разработки технологических процессов, операций и переходов, методов анализа и теорий расчетов их энергетических, силовых и/или деформационных, температурных и кинетических параметров, оценки эффективности процессов и управления качеством материалов и изделий в производстве, обработке и переработке материалов и нанесении покрытий (по типам и группам материалов и процессов).

Изучение данной дисциплины базируется на освоении предшествующих дисциплин циклов ЕН, ОПД и СД (Математика, Информатика, Физика, Химия, Метрологии, стандартизации и сертификации, Перенос энергии и массы, основы теплотехники и аэрогидродинамики, Методы исследования материалов и процессов, Материаловедение, Технология материалов и покрытий, Физика и химия материалов и покрытий, Моделирования и оптимизации материалов и технологических процессов).

1.2. Требования к знаниям и умениям

В результате изучения данной дисциплины студент должен:

знать:

теории и закономерности физических, физико-химических и химических жидко-, твердо- и газофазных процессов, явлений и превращений, лежащих в основе традиционных и новых технологий производства, формообразования, соединения, обработки и переработки материалов, полуфабрикатов, заготовок, деталей и изделий и нанесения покрытий;
основы теорий процессов механической, электрофизической, электрохимической,

лазерной, плазменной обработки материалов и покрытий, их обработки электронными, ионными и молекулярными пучками высокой энергии;

физико-химические основы микро- и нанотехнологий: современных процессов литографии, молекулярно-лучевой эпитаксии, формирования низкоразмерных структур, нанокристаллов и нанокомпозитов;
теоретические основы экстремальных технологий, базирующиеся на представлениях о критических процессах формирования диссипативных структур;
многофункциональные критериальные системы разработки технологических процессов, операций и переходов, методы анализа и теории расчетов их энергетических, силовых и/или деформационных, тепловых, температурных и кинетических параметров, оценки эффективности процессов и управления качеством материалов и изделий в производстве, обработке и переработке материалов и нанесении покрытий (по типам и группам материалов и процессов).

владеть:

анализом и аналитическим описанием физических, физико-химических и химических жидко-, твердо- и газофазных процессов, явлений и превращений, лежащих в основе традиционных и новых технологий материалов и покрытий;
применением многофункциональных критериальных систем для разработки технологических процессов, операций и переходов, методов анализа и теорий расчетов их энергетических, силовых и/или деформационных, температурных и кинетических параметров, оценки эффективности процессов и управления качеством материалов и изделий в производстве, обработке и переработке материалов и нанесении покрытий (по типам и группам материалов и процессов).

уметь:

использовать литературные источники, базы данных и коммерческие программные продукты для решения задач по разработке теорий и технологий процессов производства, обработки и переработки материалов и нанесения покрытий, расчетов их параметров, оценке эффективности и управления качеством;
проводить необходимые эксперименты, обрабатывать и анализировать результаты в рамках выбранного метода, использовать полученные результаты в практических целях для разработки новых процессов.

2. Содержание дисциплины

2.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах.

№п/п	Наименование тем, разделов	Общая трудоемкость (часов)
№п/п	Наименование тем, разделов	Аудиторные занятия (всего часов)	Лекции	Практические занятия (семинары)	Лабораторные занятия
1	Введение. Тема 1. Основные понятия и определения технологии получения, обработки и переработки материалов	2	2
2	Тема 2. Теоретические основы традиционных и новых наукоемких технологий материалов и покрытий	66	24		42
3	Тема 3. Основы теорий, методы анализа, расчета и проектирования технологических процессов, операций и переходов в технологии материалов и покрытий	68	25		43
4	итого	136	51		85

2.2. Содержание разделов дисциплины

2.2.1. Введение

Основные определения и термины, цели и задачи дисциплины, схема построения и содержание основных разделов лекций и лабораторного практикума, виды и формы самостоятельной работы. Физические, физико-химические и химические явления и процессы в материалах и покрытиях при воздействии на них механических, электрических и магнитных силовых полей, градиентов температуры, давления, концентрации, потоков высокой энергии как фундаментальные основы традиционных и новых наукоемких технологических процессов, операций и переходов в производстве, обработке и переработке материалов и нанесении покрытий.

2.2.2. Теоретические основы традиционных и новых наукоемких технологий материалов и покрытий.

Теории жидкофазных процессов в производстве, формообразовании и соединении материалов, полуфабрикатов, заготовок и изделий и нанесении покрытий:

Термодинамические свойства жидких фаз, температура и удельная теплота плавления, температура кипения и удельная теплота испарения, уравнения состояния, объемная сжимаемость, тепловое расширение, теплоемкость, давление паров, поверхностная и межфазная энергия, растворимость и растворяющая (абсорбирующая) способность, растворимость газов.

Основы реологии ньютоновских и неньютоновских вязко-текучих жидкостей и дисперсий, зависимость вязкости от температуры, давления, скорости сдвига. Закономерности течения жидких фаз в отверстиях, трубах, капиллярах и порах и заполнения полостей различного сечения. Процессы тепло- и массообмена в жидкофазных системах.

Теории процессов жидкофазного смешения и диспергирования, образования пор и дегазации, вспенивания и стабилизации пен, смачивания поверхностей и пропитки пористых систем.

Теории затвердевания неорганических жидких фаз: механизм и кинетика кристаллизации, способы направленного регулирования процесса; стеклование неорганических жидких фаз, закономерности стеклования и особенности стеклообразного состояния; закономерности высокоскоростного затвердевания расплавов металлов и сплавов и формирования микрокристаллической структуры. Особенности и закономерности жидкого (вязко-текучего) состояния и процессов затвердевания органических полимеров и олигомеров (смол): кристаллизация, образование мезофазной (жидкокристаллической) структуры и стеклование термопластичных систем, отверждение и сшивание (вулканизация) реакционноспособных композиций и каучуков, сушка растворов и дисперсий полимеров, радиационнохимические процессы, жидкофазный пиролиз, карбонизация и графитизация органических материалов, взаимосвязь химических и физических превращений.

Теории твердофазных процессов в производстве, формообразовании, соединении, объемной и поверхностной обработке материалов, полуфабрикатов, заготовок, изделий и покрытий.

Теории и закономерности твердофазных структурных и фазовых превращений неорганических материалов и покрытий при термической и химико-термической обработке, диффузионные и бездиффузионные превращения. Теории процессов пластического и сверхпластического деформирования неорганических материалов, влияние воздействия высокоимпульсных механических, электрических и магнитных полей на эти процессы и структурные превращения материалов, поверхностное пластическое деформирование. Сильно неравновесные твердофазные процессы в неорганических материалах, теории формирования диссипативных и фрактальных структур. Закономерности твердофазных взаимодействий неорганических материалов с потоками высокой энергии (лазерными лучами, электронными, ионными и молекулярными пучками), радиационными воздействиями и плазмой, плазмохимические и электрохимические поверхностные процессы. Теории механической, электрофизической и электрохимической твердофазной обработки неорганических материалов. Диффузионные процессы в твердых фазах, принципы диффузионной модификации и соединения материалов, спекание и оплавление порошков. Теория твердофазного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) неорганических материалов.

Особенности твердофазных объемных и поверхностных явлений и процессов в органических полимерных материалах и покрытиях.

Теории газофазных процессов в получении и обработке материалов и покрытий. Теории химического газофазного осаждения неорганических материалов и покрытий пиролизом органических соединений, восстановлением водородом или парами металлов, химические транспортные реакции. Закономерности образования полимеров в низкотемпературной плазме, теории полимеризации-осаждения в тлеющем разряде.

Теории формирования пленок из атомарных и молекулярных потоков в вакууме.

2.2.3. Основы теорий, методы анализа, расчета и проектирования технологических процессов, операций и переходов в технологии материалов и покрытий (по типам материалов и процессов).

Многофункциональные критериальные системы разработки технологических процессов получения и обработки (переработки) материалов и нанесения покрытий, общие подходы к расчету и проектированию процессов, определению их параметров, оценке эффективности и управлению качеством изделий.

Основы теорий, методы анализа технологических процессов, операций и переходов и расчета их технологических параметров по типам и классам материалов и процессов в:

-производстве металлов, сплавов и полуфабрикатов металлических материалов;

-формообразовании, обработке и соединении металлических материалов, технологии порошковых и композиционных металлических материалов и нанесении металлических покрытий;

-технологии неорганических стекол, стеклокерамик (ситаллов), керамических материалов и покрытий;

-технологии композиционных и гибридных материалов на основе неорганических неметаллических матриц и нанесении покрытий из неорганических неметаллических материалов;

-технологи полупроводниковых и других материалов электронной техники;

- обработке природных и искусственных камней и кристаллов;

- технологии углеграфитовых материалов, особых форм углеродных материалов и углерод-углеродных композиционных материалов;

-производстве, переработке и обработке термопластичных и термореактивных полимерных материалов и композитов, каучуков и резин;

-технологии полимерных функциональных материалов и покрытий.

2.3. Лабораторный практикум

№ п/п	Номер раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1	2.2.2.	Определение параметров уравнения состояния, объемной сжимаемости и теплового расширения расплавов материалов
2	2.2.2.	Оценка способности жидких фаз смачивать и растекаться
3	2.2.2.	Формирование кристаллической структуры отливок
4	2.2.2.	Определение структурных превращений материалов при сдвиговой деформации и последующем отжиге
5	2.2.3.	Определение механизма и кинетики спекания порошков
6	2.2.3.	Оценка кинетики осаждения материалов из газовой фазы
7	2.2.3	Определение параметров листовой штамповки материалов
8	2.2.3.	Определение оптимальной геометрии армирования волокнистых композитов при намотке

.

2.4. Курсовая работа, её характеристика

Не предусмотрена.

2.5. Организация самостоятельной работы

	Наименование тем, разделов	Виды и формы самостоятельной работы * (распределение по часов по формам обучения)
		Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе)			Подготовка рефератов (докладов, сообщений и информационных материалов т.п.)			Выполнение домашних контрольных и иных заданий			Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т.ч. коллоквиум, тестирование и пр.)			Подготовка к зачету (экзамену)
		Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная	Очная	Очно-заочная	Заочная
1	Введение. Тема 1. Основные понятия и определения технологии получения, обработки и переработки материалов	25	40					5	5		5	7		4	6
2	Тема 2. Теоретические основы традиционных и новых наукоемких технологий материалов и покрытий	25	45					5	5		5	7		5	7
3	Тема 3. Основы теорий, методы анализа, расчета и проектирования технологических процессов, операций и переходов в технологии материалов и покрытий	25	45					5	5		5	7		5	8

3. Учебно-методические материалы по дисциплине

3.1. Рекомендуемая литература

Основная литература

Кондратов А.П., Божко Н.Н. Технология материалов и покрытий. М.: МГУП, 2008, 222 С.
Батаев А.А., Батаев В.А. Композиционные материалы. Новосибирск.: НГТУ, 2002, 384 С.

б) дополнительная литература

Баландин Г.Ф. Теория формирования отливки. Учебник для вузов. -М.: МГТУ им. Баумана, 1988, 342 С.
Ковтуненко П.В. Физическая химия твердого тела. Кристаллы с дефектами. М.: Наука, 1993, 352 С.
Синергетика и фракталы в материаловедении.// В.С.Иванов, А.С. Баланкин и др. М.: Наука, 1994, 382 С.
Багоций В.С. Основы электрохимии. М.: Химия, 1988, 400 С.
Хофман Р. Строение твердых тел и поверхностей.- М.: Мир, 1990, 216 С.
Калашников В.С. Физико-химия веществ при высоких давлениях. М.: Высшая школа, 1987, 256 С.
Виноградов Б.А., Гавриленко ВН., Либенсон М.Н. Теоретические основы воздействия лазерного излучения на материалы. Благовещенск ,1993 , 278 С.
Мануйлов В.Ф. и др. Расчеты деформации композиционных материалов. -М.: Металлургия, 1992, 234 С.
Пикунов М.В. Плавка металлов. Кристаллизация сплавов. Затвердевание отливок. М.: МИСИС, 1997, 373 С.
Васильев В.А. Физико-химические основы литейного производства. Учебник для вузов. М.: МГТУ им. Баумана, 1994, 331 С.
Волченков В.Н. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1988, 342 С.
Бобров Г.В., Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология, оборудование. М.: Металлургия, 1992, 432 С.

Зуев В.И. Обработка материалов концентрированными потоками энергии. М.: Изд-во МЭИ, 1997, 437 С.

Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г.Д. Технология материалов электронной техники (теория процессов полупроводниковой технологии). 2-е изд. –М.: Изд-во МиСИС, 1995, 496 С.
Основы технологии переработки пластмасс. Учебник для вузов// Под ред. В.Н. Кулезнева и В.К.Гусева. М.: Химия, 1995, 528 С.
Грилихес С.Я., Тихонов К.И. Электролитические и химические покрытия. Теория и практика. Л-М.: Химия, 1990, 288 С.
Технология и проектирование углерод–углеродных композитов и конструкций.// Ю.В. Соколкин, А.М. Вотинов и др. -М: Наука. Физматлит. 1996, 240 С.
Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. Пер. с англ. -М.: Мир, 1985, 496 С.
Кинлок Э. Адгезия и адгезивы: наука и технология. Пер. с англ. М.: Мир,991, 484 С.
Тихонов А.И. и др. Математическое моделирование технологических процессов. -Минск: Наука и техника, 1990, 352 С.
Севастьянов П.В., Туманов Н.В. Многокритериальная идентификация и оптимизация технологических процессов. -Минск: Наука и техника, 1990, 282 С.